摘要：文章基于吉林八宝煤矿的瓦斯爆炸事故，探讨现有的煤矿瓦斯爆炸调查方法，包括现场勘查、实验模拟和数值模拟三个方面，并分析现有调查方法的不足之处和改进方向。针对吉林八宝煤矿瓦斯爆炸事故的特点，提出基于数值模拟的新调查方法，该方法可以更准确地模拟瓦斯爆炸的过程，并提供有用信息，帮助调查人员确定爆炸原因和采取相应的措施，为煤矿企业和相关部门改进瓦斯爆炸调查方法和技术提供参考，保障煤矿安全生产。

　　关键词：煤矿；瓦斯爆炸；数值模拟

　　0引言

　　煤矿瓦斯爆炸事故是煤矿安全生产中的一大难题，每年都会造成大量人员伤亡和财产损失。2019年3月29日，吉林八宝煤矿发生一起严重的瓦斯爆炸事故，在未了解清楚瓦斯爆炸原因和确认爆炸发生地时盲目进入煤矿进行救援，造成巨大的人员伤亡和财产损失。为了彻底调查事故原因，防止类似事故再次发生，需对煤矿瓦斯爆炸调查方法进行深入研究和探讨。目前，煤矿瓦斯爆炸调查方法主要包括现场勘查、实验模拟和数值模拟[1]。现场勘查是调查煤矿瓦斯爆炸事故的基本方法，但由于现场勘查的限制，很难获取完整的事故信息[2]。实验模拟可以在实验室中模拟瓦斯爆炸过程，但是由于实验条件的限制，实验结果往往难以完全反映实际情况[3]。数值模拟是一种新兴的调查方法，可以通过计算机模拟瓦斯爆炸过程，提供更多信息和数据，但是目前的数值模拟方法还存在一些不足之处。本文将以吉林八宝煤矿的瓦斯爆炸事故为例，探讨现有的煤矿瓦斯爆炸调查方法的不足之处，并提出一种基于数值模拟的新调查方法，更准确地模拟瓦斯爆炸过程，帮助调查人员确定爆炸原因和采取相应的措施[4]。

　　1煤矿瓦斯爆炸调查方法的研究现状

　　煤矿瓦斯爆炸是煤矿安全生产中的一大难题，对煤矿安全生产造成了极大威胁。目前，煤矿瓦斯爆炸调查方法主要包括现场勘查、实验模拟和数值模拟。

　　现场勘查是调查煤矿瓦斯爆炸事故的最基本方法，通过对现场进行勘查和调查，获取事故的基本信息和现场情况，确定爆炸的范围和原因等。但是由于现场勘查的限制，很难获取完整的事故信息，特别是对一些难以进入的区域或者已经发生结构破坏的区域，现场勘查的效果非常有限[5]。

　　实验模拟可以在实验室中模拟瓦斯爆炸过程，并通过实验数据分析和模拟结果验证，确定爆炸的机理和过程、爆炸范围和影响等。但是由于实验条件的限制，实验结果往往难以完全反映实际情况，特别是对于一些复杂的煤矿工作面的瓦斯爆炸事故，实验模拟的效果非常有限[6]。

　　数值模拟是一种新兴的调查方法，可以通过计算机模拟瓦斯爆炸过程，提供更多的信息和数据，以及更准确的爆炸范围和影响等。数值模拟方法已经被广泛应用于煤矿瓦斯爆炸的调查中，如FLACS、KIVA等数值模拟软件，可以模拟瓦斯爆炸过程，分析爆炸机理、爆炸范围和影响等[7]。但是目前的数值模拟方法还存在一些不足之处，如模型的精度和可靠性等方面需要进一步提高。

　　2煤矿瓦斯爆炸原因

　　2.1煤矿安全管理不到位

　　若煤矿安全管理不到位，可能导致瓦斯爆炸事故的发生[8]，表现为以下方面：

　　(1)煤矿管理者对煤矿安全管理工作不够重视，安全管理制度不完善，安全培训不到位，导致矿工对安全的认识不够，安全意识淡薄；

　　(2)煤矿管理者对煤矿设备的维护保养不到位，设备老化、故障频发，导致煤矿生产中瓦斯排放量过大；

　　(3)煤矿管理者对煤矿现场的监管不到位，煤矿现场存在违章作业、安全隐患未得到及时处理等问题，导致煤矿生产中瓦斯浓度过高[9]。

　　因此，为了预防瓦斯爆炸事故的发生，煤矿管理者需要加强对煤矿安全的重视，完善煤矿安全管理制度，加强煤矿设备的维护保养，加强现场监管，及时处理安全隐患，提高矿工的安全意识和安全技能[10]。

　　2.2瓦斯浓度过高

　　在煤矿生产中，瓦斯是无色、无味、易燃、易爆的气体，一般来说，瓦斯浓度达到5%～15%时，可形成可燃性气体混合物，达到爆炸极限浓度时，只需一定能量就能引起爆炸[11]。瓦斯浓度过高可能是由以下原因造成的：

　　(1)煤矿生产过程中瓦斯的排放量过大，超出了矿井通风系统的处理能力；

　　(2)煤矿通风系统不完善、通风不畅，瓦斯不能及时排出；

　　(3)煤矿生产中存在违章作业，如在禁止使用明火处使用明火、在禁止吸烟区域吸烟等，可能引起瓦斯爆炸。

　　因此，为了预防瓦斯爆炸事故的发生，煤矿管理者需要采取一系列措施，例如，加强煤矿通风系统的建设和维护，确保通风系统的正常运行；加强对煤矿现场的监管，禁止违章作业；加强煤矿安全培训，提高矿工的安全意识和安全技能；加强对煤矿设备的维护保养，确保设备的正常运行。

　　2.3煤尘爆炸

　　煤尘是一种易燃易爆物质，当煤尘在空气中形成一定浓度的混合物时，只需一定能量就能引起爆炸。在煤矿生产中，煤尘是一种常见的危险物质，也是煤矿瓦斯爆炸的重要诱因[12]。煤尘爆炸可能是由以下原因造成的：

　　(1)煤矿生产中煤炭的破碎、运输、装卸等过程中，煤尘的产生量过大，煤尘在空气中形成一定浓度的混合物；

　　(2)煤矿通风系统不完善、通风不畅，无法及时排出煤尘，导致煤尘在煤矿中积聚；

　　(3)煤矿生产中存在违章作业，如在易燃易爆区域吸烟、使用明火等，可能引起煤尘爆炸。

　　因此，为了预防煤尘爆炸引起瓦斯爆炸事故，煤矿管理者需要采取一系列措施，如加强煤炭的破碎、运输、装卸等过程中的煤尘控制、通过湿法喷雾等方法降低煤尘的产生量。

　　2.4设备故障

　　在煤矿生产过程中，各种设备的正常运转才能保证生产的安全和高效。若设备出现故障，可能会导致煤矿内部的瓦斯积聚，引发爆炸事故[13]。

　　设备故障包括机械故障、电气故障、仪表故障等。例如，煤矿通风设备出现故障会导致瓦斯无法及时排出，瓦斯浓度逐渐升高，当达到爆炸极限时，可能会发生瓦斯爆炸事故；煤矿瓦斯抽放设备出现故障可能会导致瓦斯无法抽出，增加瓦斯爆炸风险。

　　为了避免设备故障导致瓦斯爆炸事故，煤矿企业需要加强设备的维护和检修，定期对设备进行全面检查，及时发现故障并进行修理或更换。同时，煤矿企业也需加强员工培训，提高员工对设备的操作和维护水平，降低设备故障的发生率。

　　2.5人为因素

　　若人员操作不当、违反安全规定，可能会导致瓦斯爆炸事故的发生[14]。人为因素包括以下方面：

　　(1)人员安全意识不强，对煤矿安全的重要性认识不够，忽视安全规定；

　　(2)人员违反操作规程，在禁止区域吸烟、使用不合格电器等；

　　(3)企业管理不到位，导致人员缺乏安全意识。

　　为了避免人为因素导致瓦斯爆炸事故，煤矿企业需加强员工的安全培训，提高员工的安全意识。同时，煤矿企业也需加强安全管理，建立完善的安全管理制度，严格执行安全规定，保障生产安全[15]。

　　3存在的问题与不足

　　(1)现场勘查不够全面。现场勘查是煤矿瓦斯爆炸调查的重要环节，但是在实际调查中，现场勘查往往不够全面，可能会遗漏一些关键信息，影响调查的准确性和可靠性。

　　(2)实验模拟不够真实。为了验证煤矿瓦斯爆炸的机理和原因，通常需要进行实验模拟。然而，现有的实验模拟方法仍然存在一些问题，比如实验条件不能完全还原现场情况、实验结果不能完全反映真实情况等。

　　(3)数值模拟不够准确。数值模拟是煤矿瓦斯爆炸调查的重要手段之一，但是现有的数值模拟方法仍然存在一些问题，比如模型参数不准确、计算精度不高等。

　　(4)缺乏综合分析。煤矿瓦斯爆炸是一个复杂的过程，涉及多个因素，单一的调查方法难以全面分析和解决问题。因此，需要采用多种方法相结合的方式进行综合分析，以更好地理解和解决问题。

　　(5)缺乏预防措施。煤矿瓦斯爆炸的调查不仅要探究事故原因，更要提出相应的预防措施。然而，现有的调查方法往往忽略了这一点，需要进一步完善。

　　为了更好地解决这些问题，需要进一步完善现有的煤矿瓦斯爆炸调查方法，加强现场勘查、实验模拟和数值模拟，采用多种方法相结合的方式进行综合分析，提出相应的预防措施，更好地预防煤矿瓦斯爆炸事故的发生[16]。

　　4改进及完善建议

　　(1)加强现场勘查。采用多种手段，如视频监控、传感器监测等，收集更全面的现场信息。此外，需要建立完善的现场勘查流程和标准，确保勘查工作的准确性和可靠性。

　　(2)设备和技术的改进。为了提高实验模拟的真实性，可以采用更先进的实验设备和技术，如高速摄影、激光测量等，以还原现场情况。此外，需要建立完善的实验模拟流程和标准，确保实验结果的准确性和可靠性。

　　(3)优化数值模拟。为了提高模型参数的准确性和计算精度，可以采用更精细的数值模型和更先进的计算方法，如多物理场耦合、网格优化等。

　　(4)综合分析。建立完善的数据分析平台，将现场勘查、实验模拟和数值模拟等数据进行集成和分析，以更好地理解和解决问题。

　　(5)数据库的建立。建立完善的预防措施数据库，将各种预防措施进行分类和整理。

　　这些措施的实施将有助于提高调查的准确性和可靠性，进一步完善现有的调查方法，以更好地预防煤矿瓦斯爆炸事故的发生[17]。

　　5探究新方法

　　造成“3·29”吉林八宝煤矿的瓦斯爆炸事故的主要原因是安全监管未到位，并且在事故发生后并未确认事故现场的安全状况就组织人员进行救援，造成救援人员伤亡。以此事故为例，可建立一种新型的事故调查救援方案：在事故发生后，及时明确事故发生原因并对现场环境进行安全勘探，利用现代化救援装备及设备对事故现场进行安全分析及数据收集，对所得到的现场数据进行实验模拟和数值模拟测试，以模拟结果和相应数据为依据，由专家确认现场救援方案，迅速对被困人员进行营救。

　　6结语

　　基于“3·29”吉林八宝煤矿的瓦斯爆炸调查方法研究表明，当前的煤矿瓦斯爆炸调查方法存在一些不足之处，如现场勘查难度大、实验模拟过程中存在误差等[18]，因此需要采用多种方法相结合的方式以提高调查的准确性和可靠性。在现场勘查方面，应加强对煤矿瓦斯爆炸事故的现场勘查和证据收集，以便更好地了解事故的发生过程和原因；在实验模拟方面，应加强对煤矿瓦斯爆炸事故的实验模拟研究，以便更好地了解事故的爆炸机理和影响因素[19]；在数值模拟方面，应加强对煤矿瓦斯爆炸事故的数值模拟研究，以便更好地了解事故的爆炸过程和影响因素。

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